盐渍区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态变化的影响

土壤硝态氮动态变化和残留与农田硝态氮淋溶以及地下水硝态氮污染密切相关。为了促进海河低平原盐渍区农田氮肥合理利用以及农业可持续发展,试验在盐化潮土条件下,通过设计不同施氮量（0,70,140,210kg N hm^-2）处理,重点研究了该区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态、残留以及土壤氮损失的影响。结果表明：（1）0～100cm土壤剖面硝态氮总量随施氮量显著增加,施用氮肥没有改变剖面硝态氮总量随玉米生育进程波状变化趋势,但明显增强了其变化幅度;（2）施氮改变了硝态氮土壤剖面空间分布状态,表现出施氮后上部土层（0～40cm）硝态氮比例显著增加而后迅速降低的趋势;（3）硝态氮残留与氮素损失随施氮量增加而增加,且N210和N140处理下氮素损失量显著高于N70和N0。     

广西猫儿山不同海拔土壤碳氮磷生态化学计量特征

为探究我国华南地区山地土壤有机碳(C)、氮(N)、磷(P)含量垂直分布特征,阐明土壤C、N、P生态化学计量特征对海拔和土层深度的响应,以广西猫儿山为研究对象,选取不同海拔的10个地点,采集了不同发生层的土壤,测定有机C、N、P、pH、容重和机械组成等土壤性质,探讨了不同海拔及深度土壤C、N、P生态化学计量特征及其影响因素.结果表明: 随着海拔升高,土壤C、N、C/P、N/P均呈增加趋势,土壤P呈先增后降趋势,C/N则呈先增后保持平稳趋势;随着土壤深度增加,土壤C、N、P、C/P、N/P均呈显著降低趋势,C/N无显著变化,C、N在不同发生层土壤间具有较高的耦合性(C/N变异系数为4.0%);土壤P在空间上的变异较小(不同海拔、发生层间变异系数分别为31.0%和22.0%).冗余分析结果显示,前2个排序轴反映了土壤C、N、P化学计量特征变异信息量的74.8%,土壤pH、容重和海拔对土壤C、N、P化学计量特征有显著影响,而黏粒、粉粒和砂粒影响效果不显著.     

隔离降雨对马尾松针叶非结构性碳水化合物和碳、氮、磷的影响

植物叶片中的非结构性碳水化合物(NSC)和碳(C)、氮(N)、磷(P)含量可反映植物和生态系统对水分亏缺环境的响应及适应程度。以福建省长汀县25a马尾松(Pinus massoniana)为对象,原位观测分析了3年持续100%隔离降雨对成年马尾松针叶NSC与C、N、P的影响。结果表明：(1)持续隔离降雨导致马尾松针叶NSC含量先显著增加后减少,最终导致针叶NSC含量季节变化消失;且针叶可溶性糖含量、可溶性糖/淀粉比值在后期显著增加;(2)持续隔离降雨使马尾松针叶N含量、P含量、N∶P均表现为前期与对照组差异不显著,后期显著高于对照组;(3)马尾松针叶NSC含量、可溶性糖含量、P含量、N∶P与土壤水分含量呈显著或极显著相关,且均与P含量显著或极显著相关,与N素无相关性。以上研究结果表明,随着土壤水分含量的持续减少马尾松可通过调整针叶中NSC含量的积累及分配和提高针叶N、P含量来适应缺水环境,P含量的增加对NSC含量波动及可溶性糖和淀粉的相互转化起促进作用。     

河口湿地植物活体-枯落物-土壤的碳氮磷生态化学计量特征

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比是生态系统过程及其功能的重要特征.以闽江河口的芦苇(Phragmites australis)和短叶茳芏(Cyperus malaccensis var.brevifolius)湿地为对象,开展植物活体-枯落物-土壤系统的C、N、P季节动态研究.结果表明:芦苇和短叶茳芏植物活体、枯落物和土壤年均C、N、P含量为C＞N＞P,两种湿地系统C、N含量均为植物活体和枯落物高于土壤,但与土壤P含量大小关系因植物构件差异而不同;芦苇和短叶茳芏植物活体、枯落物和土壤的C、N、P生态化学计量比表现为C∶P＞C∶N＞N∶P;芦苇湿地C∶N为枯落物＞植物活体＞土壤,短叶茳芏为植物活体＞枯落物＞土壤,而C∶P和N∶P均为枯落物＞植物活体＞土壤;C、N、P化学计量比可以反映湿地C、N、P交换过程和植物群落的生态功能.     

甘南黄河流域4种典型林分土壤C、N、P化学计量特征

土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）是参与植物光合作用和影响生态系统初级生产力的主要元素。甘南高原是黄河流域重要的生态屏障,为了解该区不同林分土壤养分状况的差异,选取该区4种典型林分：云杉林、华北落叶松林、巴山冷杉林以及岷江冷杉糙皮桦混交林为研究对象,研究土壤C、N、P化学计量特征。结果表明：（1）岷江冷杉及糙皮桦混交林土壤C、N含量最高,云杉林土壤N、P含量最低。不同林分间P含量差异显著（P<0.05）,不同土层间C、N含量差异均显著（P<0.05）。（2）云杉林土壤C ： N值显著高于其他林分,岷江冷杉及糙皮桦混交林土壤N ： P及C ： P高于其他林分。（3）海拔、土壤pH、容重与土壤含水量是影响土壤养分的重要因素。土壤C含量与N、P含量均显著相关（P<0.05）。总体来说,不同林分土壤化学计量特征具有显著差异,混交林土壤养分状况较纯林好,未来森林管理和植被建设中,可以通过选择合适的树种和提高树种多样性有效改善森林土壤质量。     

华北地区夏玉米土壤硝态氮的时空动态与残留

为了进一步明确华北地区冬小麦-夏玉米种植体系周年氮肥利用效率及其影响因素与机制,在试验区夏玉米生育期年均降雨量400mm左右,轻壤质底粘潮土中等土壤肥力条件下,通过设计不同施氮量(0、90、180、270kgN/hm2)处理,重点研究了夏玉米大田土壤硝态氮动态与残留积累情况。试验结果表明,夏玉米根系生物量最大值出现在吐丝期,最大根系分布深度约为1.2m。根干重密度(g/m3)随土壤深度增加而明显降低。根群主要分布在表土层,0～80cm土体根重比例达95%以上,1m以下根重比例不足1%。土壤硝态氮测定表明,从播种前到收获期,各施氮量处理(0、90、180、270kgN/hm2)2m土体土壤硝态氮平均含量均表现出“N”型曲线变化趋势。在玉米收获期,施氮处理(90～270kgN/hm2)2m土体均有明显的硝态氮残留积累,并且残留积累量随着施氮量增加而增大,施氮处理下层土壤(120～200cm)硝态氮残留积累量比不施氮处理高出50.4～95.4kgNO3-N/hm2。这说明,在玉米生育期降水影响下氮肥发生了淋溶,有部分氮肥已经向下移出玉米根区以外,积累在下层土壤中。这些残留积累在下层土壤中的硝态氮对于玉米来说很难被吸收利用,不仅降低了氮肥的利用率,也成为污染地下水的潜在隐患。分析表明,各施氮处理籽粒产量和植株吸氮量都显著大于不施氮处理,但施氮处理之间比较,籽粒产量和植株吸氮量并无显著差异。90kgN/hm2、180kgN/hm2和270kgN/hm2施氮处理下,氮肥表观利用率分别为11.52%、13.37%、9.93%。根据本研究结果,从小麦-玉米种植体系考虑,玉米根区以下残留积累氮素的回收利用是提高周年氮肥利用率的一个重要方面,值得进一步研究。     

灌溉与施氮对黑河中游新垦农田土壤硝态氮积累及氮素利用率的影响

通过田间试验系统研究了黑河中游边缘绿洲区新垦沙地农田不同灌溉与施氮量 (0、140、221 kg N hm-2和300 kg N hm-2,分别为N0、N140、N221和N300) 对2m土层土壤硝态氮的积累和分布、春小麦产量、植株吸氮量及氮肥利用效率的影响.结果表明:在378～504 mm灌溉水平下,当施氮量大于221 kg hm-2(超过作物吸氮量)时会导致收获期NO-3-N在根层土壤剖面的显著积累 (50～140 kg hm-2);在灌溉量为630 mm时,收获期各处理根层土壤NO-3-N的积累量 (25～47 kg hm-2) 要低于播种前 (58～63 kg hm-2).当施氮量超过221 kg hm-2时,春小麦籽粒产量、地上干物质量、植株吸氮量、氮肥表观利用率及生理效率均不再显著增加,N221与N0、N140、N300相比,其籽粒产量分别提高46.7%、41.3%与9.5%,地上干物质量分别提高31.3%、25.2%与3.5%.灌溉水生产力的变化介于2.0～5.3 kg hm-2 mm-1,氮肥生产力的变化介于6.3～10.8 kg kg-1.研究还表明,灌溉与施氮对土壤贮水量的影响不显著,在378 mm低灌水量时,小麦产量与地上干物质量无显著的影响,这说明在黑河流域新垦沙地农田系统低灌溉 (灌溉量378 mm) 与221 kg hm-2施氮是最优的水肥耦合组合,因为在此管理模式下不仅可以获得相对较高的产量,而且灌溉水和氮素的利用效率较高,硝态氮的积累量较小.     

湘潭锰矿栾树叶片和土壤N、P化学计量特征

湘潭锰矿区废弃地是一个典型的退化生态系统,针对矿区废弃地植被恢复中3个不同林龄的栾树林(3年生、5年生和9年生),测定了林木叶片以及相应土壤的N、P含量,综合分析了不同林龄土壤和林木叶片的化学计量特征。结果表明,随着年龄的增长土壤中N含量呈递增趋势,而P含量为递减趋势,在3个林龄中均表现出显著性差异;3个林龄叶片的N、P含量以及N∶P比值差异显著,N、P含量在年龄增长梯度上表现为降低,而N∶P比值却表现为升高;3个林龄叶片中N含量与N∶P比值之间表现出显著正相关,而P含量与N∶P比值之间却为显著负相关关系;土壤中N、P含量与叶片N∶P比值之间分别存在显著正相关和负相关关系。通过对3个林龄叶片和土壤N、P含量及化学计量特征研究,发现P很有可能成为湘潭锰矿退化生态系统植被恢复过程中植物生长的限制性因子。研究结果可为矿区废弃地植被恢复和经营管理以及森林可持续发展提供科学依据。     

湘西南石漠化地区灌丛植物叶N、P化学计量特征

以湘西南石漠化地区灌丛植物叶片为研究对象,分析了不同功能群植物以及3种不同石漠化程度(轻度、中度、重度)下植物叶片N、P化学计量特征.结果表明: 湘西南石漠化地区常见植物叶片平均N含量为12.89 g·kg^-1,P含量为1.19 g·kg^-1,N/P值为11.24,大部分植物生长受到N的限制.不同生活型之间植物叶片N含量为落叶灌木>常绿灌木>一年生草本>多年生草本,P含量与N/P值为落叶灌木>多年生草本.不同科植物之间叶片N、P含量和N/P值差异显著,禾本科植物叶片N、P含量最低,与其他科植物共同受N限制;豆科植物叶片N含量和N/P值最高,主要受P限制.双子叶植物与C3植物叶片N、P含量分别高于单子叶植物与C4植物,N/P值差异均不显著.固氮植物叶片N含量以及N/P值均高于非固氮植物,P含量差异不显著.各样地中植物叶片N、P含量之间的相关性显著,N/P值与N含量的相关性显著,仅与中度石漠化样地P含量差异显著.不同石漠化程度之间植物叶N、P含量以及N/P值差异不显著.     

土壤硝态氮时空变异与土壤氮素表观盈亏Ⅱ.夏玉米

在不同氮肥用量下研究了夏玉米生育期间土壤硝态氮的时空变化特征 ,同时对不同生育阶段土壤氮素的盈余与亏缺进行了表观估算 ,结果表明 :0～ 1 0 0 cm土体内 ,夏玉米一生中土壤硝态氮均表现为在中间土层含量低 ,上层和下层含量高 ,一般以表层最高 ,但受降雨的影响在高氮肥处理会出现下层高于表层的现象。施氮肥提高了土壤硝态氮含量 ,而且提高程度与用量成正相关。降雨时土壤硝态氮可随水下移 ,在干旱条件下也可随水上移。土壤硝态氮的运移不仅受土壤水分状况的影响 ,还取决于硝态氮含量 ,含量越高 ,向下移动的越深 ,淋失的可能性越大 ;在本试验条件下 ,土壤氮素盈余主要出现在夏玉米播种～ 9叶展和 9叶展～吐丝两个生育阶段 ,吐丝～收获则出现土壤氮素的亏缺。随着氮肥用量的增加 ,玉米一生中土壤氮素的表观盈余量明显增大 ,最高平均可达 2 74 .1 kg N/hm2。研究结果表明 ,土壤氮损失是盈余氮素的一个主要去向 ,而硝态氮淋洗是夏玉米生育期间土壤氮素损失的一个重要途径。     

施氮量对夏季玉米产量及土壤水氮动态的影响

在黄土高原南部旱地有大量氮素残留背景的田块上,研究了不同氮肥用量对夏玉米生长及对土壤水分、硝态氮、铵态氮累积及其剖面分布的影响。结果表明：适量施氮可以提高作物产量;过量施氮没有表现出增产效果,其氮肥利用率只有3．9％,残留率则高达87．2％。施氮240kghm^-2时,0～200cm土层土壤水分达到593mm,且可以下渗到200cm土层;不施氮和施氮120kghm^-2以小区土壤的蓄水量分别为561和553mm,可下渗到180cm。对矿质态氮而言,施氮量可以显著影响土壤中硝态氮的累积和分布,但对铵态氮的影响较小;施氮0,120,240kghm^-2时．收获期土壤硝态氮累积量分别为78,148,290kghm^-2,硝态氮的下移前沿分别到达60,60,140cm。可见,适量施氮会促进作物对土壤水氮的利用。提高作物生物量和产量;过量施氮导致硝态氮在土壤中大量累积,提高硝态氮随水分淋溶危险;但硝态氮向下层土壤的移动显著滞后于水分。     

氮肥施用量对设施番茄氮素利用及土壤NO3--N累积的影响

在宁夏引黄灌区滴灌条件下,以温棚番茄为研究对象,采用田间试验与室内分析的方法,研究不同施氮量对番茄产量、氮素利用率及土壤NO3--N残留的影响,并对土壤-番茄体系的氮平衡进行了表观评估。试验结果表明:2004年秋冬茬番茄,施用氮肥显著增加了当茬番茄果实、植株产量(增产幅度19.9%～29.6%)及地上部总吸氮量(204～232.6kg/hm2)。2005年冬春茬番茄,与空白处理产量相比(106kg/hm2)只有N200处理的果实增产达显著水平(120kg/hm2)。两季番茄的氮肥利用率都随氮肥施用量的增加而明显降低(3.3%～10.9%)。2004年秋冬茬番茄收获后,表层0～30cm的NO3--N大量累积(200～650kg/hm2),其累积量随施氮量增加呈增加的趋势,经过2005年冬春茬番茄种植后,上茬0～30cm土层NO3--N向下有淋失的趋势,淋失层次主要在90cm以上的土体(250～380kg/hm2)。综合考虑番茄果实产量、氮肥利用率及土壤NO3--N残留等因素,秋冬茬番茄推荐氮肥用量在100～200kg/hm2和适量的磷钾肥配施为当茬氮肥优化管理处理。而冬春茬番茄氮肥推荐在200～400kg/hm2范围可以满足当茬番茄对氮肥的需求。     

南亚热带森林不同演替阶段植物与土壤中N、P的化学计量特征

选择南亚热带森林演替过程3个阶段(初期、中期和后期)的典型森林生态系统为研究对象, 在测定植物与土壤中全N、全P含量的基础上, 阐明了森林演替过程中植物与土壤的N、P化学计量特征。结果显示: 1)土壤中全N含量随演替进行而增加, 马尾松(Pinus massoniana)林(初期)、混交林(中期)和季风林(后期) 0-10 cm土层中全N含量分别为0.440、0.843和1.023 g·kg^-1; 混交林0-10 cm土层中全P的含量最为丰富, 为0.337 g·kg^-1, 马尾松林和季风林土壤全P含量分别为0.190和0.283 g·kg^-1。2)植物叶片中全N、全P的含量随演替呈减少的趋势, 但根系中全N、全P的含量都以马尾松林为最多, 混交林和季风林含量彼此相当。3)各土层中N:P随演替的进行呈现明显增加趋势, 马尾松林、混交林和季风林0-10 cm土层中N:P分别为2.3、2.5和3.6; 植物各器官中N:P随演替的进行也呈增加趋势, 且叶片和根系中的N:P相近, 马尾松林、混交林和季风林叶片中N:P分别为22.7、25.3和29.6。基于上述结果, 探讨了南亚热带森林生态系统植物与土壤中N:P特征、森林演替过程中植物与土壤中N:P变化规律以及P对南亚热带森林生态系统的限制作用。结果表明, P已经成为南亚热带森林生态系统生物生长和重要生态过程的限制因子。     

不同林龄油松(Pinus tabulaeformis)人工林植物、凋落物与土壤C、N、P化学计量特征

在陕西省北部延安市境内子午岭林区,采用时空互代的方法选取9、23、33、47年生油松(Pinus tabuliformis)人工林为研究对象,比较油松不同器官(叶、枝、干、根)、凋落物及土壤C、N、P含量及其比值的差异,探讨它们随林龄的变化及其相互间的关系,以期为油松人工林的生产、改善和林木生长环境的调节提供参考。结果表明:除根中C含量在林龄间差异不显著外,其它器官C、N、P含量及其比值在林龄间均差异显著且随林龄增加变化趋势不尽相同。9、23、33、47年生油松林C、N、P含量及N∶P比值均在叶中最高;C∶N比值均在干中最高,根中次之;C∶P比值均在干中最高,其它器官大小次序不一。除33年生油松林叶中N∶P比值大于14外,其它各器官各林龄N∶P比值均小于14,且N∶P比值随林龄先增加后减少,故可判断油松在该区域受N限制较为严重,且随林龄的增加受N限制的情况有所缓解。不同林龄土壤和凋落物C、N、P含量及其比值差异显著,且后者均大于前者。土壤与凋落物C、P含量及C∶N、C∶P、N∶P比值随林龄增加变化趋势完全一致,表明土壤与凋落物之间有着密切的关系。叶片与凋落物N、P含量及C∶N、C∶P、N∶P比值之间显著相关,表明凋落物的养分承自植物叶片,二者之间关系紧密;植物和土壤的C、N、P含量之间均不存在显著相关性,说明土壤C、N、P供应量对乔木叶片C、N、P含量影响不大。     

黄土高原子午岭林区典型树种叶片N、P再吸收特征

为揭示黄土高原子午岭林区不同演替阶段和植被类型主要树种养分再吸收特征,研究选取4种次生植被树种(白桦、山杨、辽东栎和油松)和2种人工植被树种(刺槐和侧柏),测定其成熟叶、凋落叶和林下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,研究了叶片N、P再吸收率及其与养分指标的关系。结果表明:(1)不同树种叶片养分和林下土壤养分含量存在显著差异,土壤C、N含量和C∶N∶P计量比均表现为演替后期林地(辽东栎和油松)>演替前期林地(山杨和白桦)>人工林(侧柏和刺槐);(2)不同树种叶片N、P再吸收率分别为17.18%—43.34%和27.13%—58.12%,均表现为演替后期林地>人工林>演替前期林地,且P的再吸收率总体高于N的再吸收率;(3)不同树种叶片N、P再吸收率与叶片养分指标的关系强于土壤,与养分计量比的相关性大于养分含量的相关性。说明子午岭典型植被会通过叶片N、P再吸收来适应养分限制环境,尤其是演替后期植被再吸收能力更强,研究可为黄土高原植被恢复提供理论依据。     

不同施肥模式下夏玉米田间土壤氨挥发规律

利用通气法田间原位试验,研究了不同施肥模式对夏玉米田间土壤氨挥发的影响.结果表明:单施化肥与秸秆还田配施化肥处理的田间氨挥发速率日变化与白天田间土壤表层温度(简称地温)变化表现基本一致,呈现由低到高的"单峰"趋势.夏玉米田间氨挥发损失的高峰期主要发生在白天11:00～13:00.但持续时间较短,单施化肥与秸秆还田配施化肥处理均在氮肥施入当天田间氨挥发速率达最高值,此后迅速降低,氨挥发损失主要集中于前7d,累计氨挥发量占总量的88.57%～96.72%.与单施化肥相比,秸秆还田配施化肥可显著减少氨挥发损失4.06～8.25 kg · hm-2,氨挥发损失率降低0.37%～1.17%.夏玉米大喇叭口期后对氮素需求较多,较高的田间土壤持水量均可以削弱氨挥发损失.确定适宜的秸秆与氮肥配比量,适量增加大喇叭口期的氮肥追施量配合及时浇水,是提高氮肥利用效率的有效途径之一.     

华北平原冬小麦/夏玉米轮作体系土壤硝态氮的适宜含量

采用冬小麦季不同施氮处理(夏玉米季不施氮)研究了华北平原冬小麦/夏玉米轮作体系夏玉米季土壤硝态氮的适宜含量.结果表明:在播前土壤无机氮含量较高的条件下,冬小麦季施用150kgN.hm-2即可满足冬小麦/夏玉米两季作物的氮素需求;各氮肥处理在冬小麦季的氮肥施用当季的利用率仅为11%～23%,在夏玉米季氮肥残效利用率则高达30%～52%.当夏玉米播前0～90cm土层硝态氮含量达到82kg.hm-2时,无需施氮即可保证夏玉米十叶期的生长,达到151kg.hm-2时,无需施氮即可保证整个生育期的生长.夏玉米十叶期和收获后0～90cm土层硝态氮含量低于46和65kg.hm-2时,则影响作物正常生长.综合考虑产量和环境效应,冬小麦/夏玉米轮作体系中0～90cm土层硝态氮含量应控制在65～151kg.hm-2之间.     

贵州高原型喀斯特次生林C、N、P生态化学计量特征与储量

选取贵州高原型喀斯特次生常绿落叶阔叶混交林为对象,对其生态系统各组分碳（C）、氮（N）、磷（P）生态化学计量特征进行了研究,并全面估算了其生态系统C、N、P储量。结果表明,N、P含量在各树种和各器官（干、皮、枝、叶）之间表现出较大的变异,而C含量在各树种和各器官之间变异较小。C/N和C/P表现为叶片最高,树干（乔木）/枝干（灌木）最低,N/P在各器官间差异不显著（P > 0.05）。凋落物和木质残体的N/P显著（P < 0.01）高于植物活体。土壤C、N、P含量均随土壤深度的增加而降低,最表层（0-10 cm）土壤的C、N、P含量及N/P显著（P < 0.05）高于深层土壤;C/N和C/P在各土层间差异不显著（P > 0.05）。高原型喀斯特次生常绿落叶阔叶混交林的生态系统C、N、P储量分别为172.42 Mg/hm²、5.24 Mg/hm²和1.19 Mg/hm²。大部分森林C（54.69%）、N（84.46%）、P（97.26%）存储于土壤中。与非喀斯特森林相比,喀斯特森林植物叶片N、P含量低,土壤C含量高,生态系统C、N、P储量低。